2021-05-09 15:43  阅读(36794)
文章分类:死磕 Java 并发 文章标签:死磕 Java死磕 Java 并发Java 并发源码
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在线程获取同步状态时如果获取失败,则加入CLH同步队列,通过通过自旋的方式不断获取同步状态,但是在自旋的过程中则需要判断当前线程是否需要阻塞,其主要方法在acquireQueued():

    if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                        parkAndCheckInterrupt())
                        interrupted = true;
    

通过这段代码我们可以看到,在获取同步状态失败后,线程并不是立马进行阻塞,需要检查该线程的状态,检查状态的方法为 shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) 方法,该方法主要靠前驱节点判断当前线程是否应该被阻塞,代码如下:

        private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
            //前驱节点
            int ws = pred.waitStatus;
            //状态为signal,表示当前线程处于等待状态,直接放回true
            if (ws == Node.SIGNAL)
                return true;
            //前驱节点状态 > 0 ,则为Cancelled,表明该节点已经超时或者被中断了,需要从同步队列中取消
            if (ws > 0) {
                do {
                    node.prev = pred = pred.prev;
                } while (pred.waitStatus > 0);
                pred.next = node;
            }
            //前驱节点状态为Condition、propagate
            else {
                compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
            }
            return false;
        }
    

这段代码主要检查当前线程是否需要被阻塞,具体规则如下:

  1. 如果当前线程的前驱节点状态为SINNAL,则表明当前线程需要被阻塞,调用unpark()方法唤醒,直接返回true,当前线程阻塞
  2. 如果当前线程的前驱节点状态为CANCELLED(ws > 0),则表明该线程的前驱节点已经等待超时或者被中断了,则需要从CLH队列中将该前驱节点删除掉,直到回溯到前驱节点状态 <= 0 ,返回false
  3. 如果前驱节点非SINNAL,非CANCELLED,则通过CAS的方式将其前驱节点设置为SINNAL,返回false

如果 shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) 方法返回true,则调用parkAndCheckInterrupt()方法阻塞当前线程:

        private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
            LockSupport.park(this);
            return Thread.interrupted();
        }
    

parkAndCheckInterrupt() 方法主要是把当前线程挂起,从而阻塞住线程的调用栈,同时返回当前线程的中断状态。其内部则是调用LockSupport工具类的park()方法来阻塞该方法。 当线程释放同步状态后,则需要唤醒该线程的后继节点:

        public final boolean release(int arg) {
            if (tryRelease(arg)) {
                Node h = head;
                if (h != null && h.waitStatus != 0)
                    //唤醒后继节点
                    unparkSuccessor(h);
                return true;
            }
            return false;
        }
    

调用unparkSuccessor(Node node)唤醒后继节点:

        private void unparkSuccessor(Node node) {
            //当前节点状态
            int ws = node.waitStatus;
            //当前状态 < 0 则设置为 0
            if (ws < 0)
                compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
    
            //当前节点的后继节点
            Node s = node.next;
            //后继节点为null或者其状态 > 0 (超时或者被中断了)
            if (s == null || s.waitStatus > 0) {
                s = null;
                //从tail节点来找可用节点
                for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
                    if (t.waitStatus <= 0)
                        s = t;
            }
            //唤醒后继节点
            if (s != null)
                LockSupport.unpark(s.thread);
        }
    

可能会存在当前线程的后继节点为null,超时、被中断的情况,如果遇到这种情况了,则需要跳过该节点,但是为何是从tail尾节点开始,而不是从node.next开始呢?原因在于node.next仍然可能会存在null或者取消了,所以采用tail回溯办法找第一个可用的线程。最后调用LockSupport的unpark(Thread thread)方法唤醒该线程。

LockSupport

从上面我可以看到,当需要阻塞或者唤醒一个线程的时候,AQS都是使用LockSupport这个工具类来完成的。

LockSupport是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语

每个使用LockSupport的线程都会与一个许可关联,如果该许可可用,并且可在进程中使用,则调用park()将会立即返回,否则可能阻塞。如果许可尚不可用,则可以调用 unpark 使其可用。但是注意许可不可重入,也就是说只能调用一次park()方法,否则会一直阻塞。 LockSupport定义了一系列以park开头的方法来阻塞当前线程,unpark(Thread thread)方法来唤醒一个被阻塞的线程。如下:

202105091543488191.png

park(Object blocker)方法的blocker参数,主要是用来标识当前线程在等待的对象,该对象主要用于问题排查和系统监控。 park方法和unpark(Thread thread)都是成对出现的,同时unpark必须要在park执行之后执行,当然并不是说没有不调用unpark线程就会一直阻塞,park有一个方法,它带了时间戳(parkNanos(long nanos):为了线程调度禁用当前线程,最多等待指定的等待时间,除非许可可用)。 park()方法的源码如下:

        public static void park() {
            UNSAFE.park(false, 0L);
        }
    

unpark(Thread thread)方法源码如下:

        public static void unpark(Thread thread) {
            if (thread != null)
                UNSAFE.unpark(thread);
        }
    

从上面可以看出,其内部的实现都是通过UNSAFE(sun.misc.Unsafe UNSAFE)来实现的,其定义如下:

    public native void park(boolean var1, long var2);
    public native void unpark(Object var1);
    

两个都是native本地方法。Unsafe 是一个比较危险的类,主要是用于执行低级别、不安全的方法集合。尽管这个类和所有的方法都是公开的(public),但是这个类的使用仍然受限,你无法在自己的java程序中直接使用该类,因为只有授信的代码才能获得该类的实例。

参考资料

  1. 方腾飞:《Java并发编程的艺术》
  2. LockSupport的park和unpark的基本使用,以及对线程中断的响应性
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